Fenômenos de superfície I

FENÔMENOS DE SUPERFÍCIE

Tensão Superficial

Capilaridade

Viscosidade

Em circunstâncias particulares de nosso cotidiano, uma série de fenômenos físicos relacionados com os líquidos em equilíbrio, aparentemente contradizem a lei fundamental da hidrostática e, como decorrência, parecem também negar as demais leis que explicam as propriedades dos líquidos em equilíbrio. São os fenômenos de superfície.

A importância dos fenômenos de superfície vai muito além da curiosidade que, eventualmente, poderão despertar. Eles apresentam um conjunto de aplicações, algumas delas diretamente ligadas ao nosso dia-a-dia e, outras, fazendo parte do processo de vida de organismos vegetais e animais.

Você, provavelmente, não terá por enquanto explicações muito elaboradas para os mesmos. Poderá, mesmo assim, emitir sua opinião a respeito de alguns destes fenômenos como os que estão sendo a seguir citados.

A Lei de Arquimedes diz que, um corpo mais denso que o um líquido, afunda no mesmo, pois terá um peso maior que o empuxo por ele recebido. sabendo que a massa específica do aço é cerca de 7,8 vezes maior que a massa específica da água, você arriscaria afirmar que uma agulha poderá não afundar neste líquido? E que alguns insetos podem caminhar sobre a água?

Sabe-se que os líquidos em equilíbrio assumem a forma dos recipientes que os contém. No entanto, ao caírem algumas gotas de água sobre uma superfície encerada, ao invés de se espalharem de acordo com a previsão das leis do equilíbrio, elas assumem uma forma quase esférica.

Do mesmo modo, as gotas de mercúrio que rolam numa superfície plana, também mostram que os líquidos podem ter forma própria. Como se explica tais contradições?

No estudo das condições de equilíbrio dos líquidos, contidos em recipientes, afirmou-se que a superfície livre dos mesmos é plana e horizontal. Por outro lado, você já observou como fica a superfície livre da água numa proveta ou no tubo em U? Ou, ainda, como se apresenta a superfície livre de um líquido qualquer no gargalo de uma garrafa?

Foi observado, e confirmado pela lei de Stevin, que um líquido em equilíbrio em sistemas de vasos comunicantes atinge a mesma altura em todos os vasos do sistema. Isto também é válido para recipientes de pequenas alturas, tipo tubos capilares?

O escoamento dos líquidos ocorre de forma contínua. No entanto, um líquido que escoa lentamente de um conta-gotas flui continuamente ou o faz através de pingos sucessivos?

Nas residências usam-se para limpeza, higiene corporal e lavagem da roupa, sabão e sabonetes. Qual a verdadeira função do sabão? E dos detergentes?

Tensão Superficial

A superfície livre dos líquidos em equilíbrio se comportam como uma membrana tensa (esticada).

Entre as moléculas que constitui a matéria existe forças de interação de origem elétrica. A tensão superficial surge graças à presença destas forças atrativas em são explicadas pelo modelo cinético-molecular.

Tais forças adquirem valores consideráveis quando a distância entre as moléculas é da ordem de 10-6cm, como acontece nos líquidos e principalmente nos sólidos. Para distâncias maiores, como no caso dos gases, as forças de interação molecular são praticamente nulas.

Para um melhor entendimento do fenômeno da tensão superficial, vamos observar e analisar a figura seguinte que apresenta, em escala ampliada, as forças de coesão atuando sobre duas moléculas líquidas, uma no interior e a outra na superfície.

Cada molécula no interior do líquido em equilíbrio é cercada e atraída por outras moléculas. No entanto, se as forças que atuam nesta molécula forem somadas vetorialmente, obteremos uma força resultante média nula